宇宙的广袤无垠绝非人类所能想象。但我们人类却为了一些事,把全部精力花在与同胞的争夺打斗 。只要用这台望远镜简单地看上一眼,我们就会知道那些根本微不足道。1948年6月3日,洛克菲勒基金会主席雷蒙德.B.福斯迪克在200英寸海耳望远镜落成启动仪式上这样致辞。时间跨越到21世纪的今天,我们对宇宙又了解多少呢?
国家天文台助理研究员,巴黎天文台天文学博士屈艳翻译了一本书叫《宇宙百年探险》,从这本书中,我们可以看到,自1936年以来,美国南加州帕洛玛天文台的先驱科学家们以几乎忘我的痴迷态度,一次又一次的观察和演算,把人类恐惧的星球碰撞和宇宙大爆炸等不科学的传说有了全新的认知,也让今天的我们对宇宙的奥秘有了更多的了解。
本书的作者琳达·施韦策从孩提时起就对天文深深着迷,成年后取得了加州大学伯克利分校的天文学博士学位,曾在多家天文台从事研究工作,并在学术刊物上发表成果。她还在加州理工学院教授科学写作,并曾在加州理工学院担任访问学者,她在写作本书时,对上百名天文学家做了上百次独家采访,收集了大量的资料,所以本书既有专业性,又有可读性。
帕洛玛天文台被誉为20世纪天文学研究的圣殿。而本书记录的正是日夜守望在帕洛玛天文台上百位天文学家和物理学家们的研究成果,他们用无尽的好奇心、非凡的洞察力,经过不懈的努力,精确地破解出那些远超出人类经验与想象力的、释放出巨大能量的宇宙神秘现象。他们和帕洛玛天文台的大望远镜一同谱写了人类探险宇宙的史诗,所以,这本书也被誉为天文学家的《一千零一夜》。
一、宇宙会有大爆炸吗?
记得我们小时候都喜欢看星星,在一望无垠的星空里,总会看到有几颗星星又大又亮。为什么有的星星发出的光是那么亮,而有的星星却不够亮呢?为什么感觉那些很亮的星星离我们很近呢?
随着年龄和知识的增长,幼年时的好奇心也在改变。由于大气层的变化,极热或极冷的天气常有发生,于是,成长中的我们又想到,宇宙太热了会爆炸吗?
在《百年宇宙探险》这本书里,天文科学家们为我们揭开了宇宙神秘的面纱,让我们人类不再有这种担心。
有时候天空会突然冒出一颗明亮的星星,几周后又逐渐消失。帕洛玛天文台的科学家们把这些突然出现的、很亮的星星叫做“超新星”。和非洲草原的野生动物群一样,超新星的诞生也是宇宙里各星系们生存的自然法则。
在星系团里,有些星系或许发生过激烈的、有时候甚至十分暴力的相互作用,然后以不可预知的方式吸积物质而变亮。科学家们发现,在星系团中,最亮的星系的光度似乎与第二明亮的星系存在着令人不解的奇怪关系。也就是说,星系团里最亮的星系是以牺牲较暗成员为代价来换取自己最高的亮度。但是,经过一段时间的观察,发现第二明亮的星星亮度值又超过了第一个。
科学家们进一步观察超新星附近的星系,发现在这些星系的光会移动,而且在移动时光向上翘,就意味着宇宙在加速膨胀;若向下折弯,宇宙就在减速膨胀。依据光变曲线的形状,科学家们预测,宇宙会因为物质间相互的引力吸引而逐渐减慢膨胀的脚步。
经过漫长地观测和计算,最后,有两个科学家团队研究出相同的结果:大约在50亿年前,宇宙不再放慢膨胀的步伐,从而开始加速膨胀。
时至今日,宇宙膨胀仍是一个玄妙、深奥的宇宙之谜。星系会变,宇宙依然健在,就像野生动物群体会变,但非洲草原依然存在一样。所以,我们仍然是幸福的人类。
二、宇宙黑洞是个什么怪物?
帕洛玛天文台的科学家们在1963年发现了密集的类星体,它们个头极小,但质量极大,吸积物质强。科学家们认为,这可能是星系中心的黑洞,大约在几亿年前,有两个旋涡星系发生相撞,触发了大范围的星暴,那些死去的类星体可能会以超大质量黑洞的形式躲藏在附近星系的中心。
但是,我们如何知道黑洞到底在不在呢?对于黑洞,天文学家们没有办法直接去探测,只能用间接的方法去寻找。对于星系中心的超大质量黑洞会有很强的吸积物质能力,如果它对周围的恒星和气体施加动力学影响,那么,只要恒星路过黑洞的势力范围内,黑洞就会对恒星施加强大的引力拉扯,使它的轨道运动提速,以防止被黑洞吸走。一旦发生这种情况,天文学家就会观测到本地恒星的光度和速度弥散急剧攀升。
科学家们经过30年的浴血奋斗,分析完500个星系样本的数据。直到1999年,科学家公布黑洞是星系内部常见的物质结构,是在星系形成和演化过程中自然而然形成的。所以,黑洞并不可怕,也不是什么怪物,而且黑洞本身也十分有趣。
黑洞和星系像是两个有趣的灵魂,斗智斗勇又相互相成。由于绝大多数星系都有黑洞,当两个星系并合时,他们的黑洞也会随之并合。如果发生极端的情况时,环绕超大质量黑洞的吸积盘会化身为类星体,发出耀眼光芒,令它的宿主星系相形见拙。这就应了一句话:你会的我也会。
三、彗星撞地球会发生吗?
1998年,美国电影《彗星撞地球》看得人们胆战心惊,总担心电影里的情节有一天会真的发生在地球上。而事实上,帕洛玛天文台的科学家们早在1994年就亲眼目睹了彗星撞击其他星球的过程。但是,并没有对地球造成任何影响。
我们都知道太阳系有木星、土星、天王星和海王星等几个大行星,除了这些大行星外,还有一些小行星。在这些行星里,木星是最大的,因为其体型庞大,质量比地球质量大300倍,堪称太阳系霸王。
霸王之所以称王,也是有一定真本事在身的。木星经常欺负从深空冒险闯入的彗星,它发出强大的引力,一边拉住彗星不放,把它的运行轨道硬生生地给逼到短周期轨道,另一边,它又捕获在短期轨道上运动的其他天体,把它们抛出太阳系。木星之所以这么横行霸道,实际上是为了保护太阳系的内行星们免受小行星的撞击。
1992年,有颗彗星因靠木星太近,落入了能力超强的木星极限范围内,在木星的领地里有着不可战胜的巨大潮汐力。木星用巨大的潮汐力无比热情地迎接着慧星,几番拉扯,脆弱的慧星发生解体,碎片沿着轨道一路散开,这些碎片有大有小,有的碎片会并合,有的会解体甚至消失。
帕洛玛天文台的科学家们一直在观测着彗星碎片,8个月后,他们发现,这颗破碎的彗星正在飞快地撞向木星,原来,彗星是通过撞击吸积物质来壮大自身。科学家们预测到其中一块彗星碎片会在1994年7月21日撞向木星。为了更清楚地看到彗星碎片撞击地球的现场,帕洛玛天文台历年参与研究的科学家们相互配合,从200英寸的望远镜里观测了三天,终于亲眼目睹了彗星碎片撞向木星的详细过程。
彗星碎片每一次撞击都使出了浑身吃奶的力气,撞击激起的热气体形成大大的火球,火球冲起到顶部又全速后奶,最后落回到大气层,十分钟后,又开始新一轮的撞击。霸王就是有霸王的气质,就算被撞击出大坑,木星依然巍然不动地在自己的轨道上运行。因为,霸王木星有强大的大气环流可以驱散撞击痕迹,形成自我修复。
科学家们说,人类居住的地球并没有如此强大,就算是彗星碎片中的一小块撞到地球,就会让地球生灵涂炭。所以,彗星撞地球的故事只可以在电影里看看,在现实世界里,人类不希望这种事情会发生,而我们人类伟大的科学家们也在努力不让其发生。